Eye movements during visual mental imagery in healthy subjects and in patients with representational neglect or lateral homonymous hemianopia
Étude des mouvements oculaires au cours de l’imagerie mentale visuelle, chez les sujets sains et chez ceux atteints d’une négligence représentationnelle ou d’une hémianopsie latérale homonyme
Résumé
Visual mental imagery is usually accompanied by spontaneous eye movements that are not random but reflect the spatial content of the imagery. The main objective of this thesis was to use eye movements recording in order to explore the mechanisms, the dynamics, the reference frames and the neural processes of spatial representations in healthy subjects and brain damaged patients.We recorded eye movements during the verbal recall of french cities from long-term memory, either through mental imagery of the map of France, or through a semantic access (verbal fluency task). This paradigm was carried out in three different situations: In healthy subjects with free gaze, in healthy subjects with fixed gaze and in patients with unilateral spatial neglect and / or homonymous hemianopia with free gaze. Using bi-dimensional regression (BDR) between ocular positions when cities were evoked and GPS positions of these cities, we could provide an individual analysis in each of these three situations.In healthy subjects with free gaze, we demonstrated that mental imagery is built sequentially and fragmented, and that significant correlation is a signature, at an individual level, of the use of visual imagery. In healthy subjects with central gaze fixation, we have demonstrated that the remaining microsaccades still reflect the spatial content of the imagery in most individuals. In patients with hemineglect, the mental representation of the map of France was disturbed both in the allocentric reference frame (lack of spatial coherence for cities of the left side) and in the egocentric reference frame (mental map shifted ipsilesionally). In subjects with hemianopia, the mental image was shifted contralesionally but was spatially coherent in the allocentric frame.These results are discussed in the light of the different theories on eye movements and mental imagery found in the literature and in particular with respect to the Kosslyn model of imagery in which the primary visual cortex (damaged in hemianopia) corresponds to the substratum of the visual buffer and the right parieto-frontal network to the substratum of the the attentional window and the spatial properties processing system
L'imagerie mentale visuelle est généralement accompagnée de mouvements spontanés des yeux qui ne sont pas arbitraires mais reflètent le contenu spatial de cette imagerie. Ce travail de thèse avait pour principal objectif l'utilisation de l'enregistrement des mouvements oculaires afin d'étudier les représentations mentales chez les sujets sains et les sujets atteints de lésions cérébrales et ainsi d'en explorer les mécanismes, la dynamique, les référentiels et les substrats neuronaux. Nous avons enregistré les mouvements des yeux pendant le rappel des villes de France à partir de la mémoire à long terme, soit en ayant recours à l'imagerie mentale de la carte de France, soit avec un accès sémantique (tâche de fluence verbale). Ce paradigme a été réalisé dans 3 situations différentes : chez les sujets sains avec le regard libre, chez les sujets sains avec le regard fixé et chez les sujets atteints de négligence spatiale unilatérale et/ou hémianopsie latérale homonyme (HLH) avec le regard libre. En utilisant la corrélation bi-dimensionelle (BDR) entre les positions oculaires et les positions GPS des villes évoquées par le sujet, nous avons pu réaliser dans ces trois situations une analyse individuelle. Chez les sujets sains en regard libre, nous avons démontré que l'imagerie mentale se construit de façon séquentielle, et fragmentée, et que la corrélation significative est une signature individuelle de l'utilisation de l'imagerie visuelle. Chez les sujets sains avec le regard fixe, nous avons mis en évidence l'existence de microsaccades qui reflètent toujours le contenu spatial de l'imagerie mentale pour la plupart des individus. Chez les négligents, la représentation mentale de la carte de France était perturbée aussi bien dans le référentiel allocentrique (absence de cohérence spatiale pour les villes de la moitié gauche) que dans le référentiel égocentrique (carte mentale décalée du côté ipsilésionnel). Chez les patients avec HLH, la représentation mentale était décalée du côté contra-lésionnel, mais était spatialement cohérente dans le référentiel allocentrique. Cette nouvelle approche méthodologique et statistique a permis de discuter les différentes interprétations théoriques de la littérature concernant les liens entre mouvements des yeux et imagerie mentale, et d'étudier les troubles de représentation spatiale faisant suite à la lésion du cortex visuel primaire et du réseau pariéto-frontal droit, substrats respectifs du tampon visuel et de la fenêtre attentionnelle / analyse des relations spatiales dans le modèle d'imagerie de Kosslyn
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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